Гидролиз солей и органических соединений. Гидолиз пестицидов. Каталический гидролиз в присутствии кислот и щелочей. Гидролиз Гидролиз сложных органических веществ в каком этапе

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Гидролиз - процесс взаимодействия веществ с водой в результате которого происходит его разложение на «составные части».

Среди всего многообразия органических веществ способны гидролизоваться: галогенпроизводные алканов, сложные эфиры, алкоголяты, углеводы, белки жиры и нуклеиновые кислоты.

Высокомолекулярные вещества разлагаются водой до составляющих их мономеров, в более простых - происходит разрыв связей углерода с кислородом, галогенами, азотом, серой и другими заместителями.

Зачастую, органические соединения гидролизуются в присутствии кислот, щелочей или ферментов - кислотный, щелочной и ферментативный гидролиз.

Гидролиз органических веществ

Галогеналканы подвергаются гидролизу в щелочной среде, при этом происходит образование спиртов. Рассмотрим на примере хлорпентана и хлорфенола:

C 5 H 11 Cl + H 2 O (NaOH) → C 5 H 11 OH;

C 6 H 5 Cl + H 2 O (NaOH) → C 6 H 5 OH.

Сложные эфиры гидролизуются до образующих их карбоновых кислот и спиртов. Рассмотрим на примере метилового эфира уксусной кислоты (метилацетата):

CH 3 COOCH 3 + H 2 O ↔ CH 3 COOH + CH 3 OH

Алкоголяты - производные спиртов, пригидролизераспадаютсянасоответствующийспиртищелочь. Рассмотрим на примере алкоголята натрия:

C 2 H 5 ONa + H 2 O ↔ C 2 H 5 OH + NaOH

Углеводы гидролизуются начиная с дисахаридов. Рассмотрим на примере сахарозы:

C 12 H 22 O 11 + H 2 O → C 6 H 12 O 6 (глюкоза) + C 6 H 12 O 6 (фруктоза)

Белки и полипептиды частично подвергаются гидролизу, в ходе которого образуются аминокислоты:

CH 2 (NH 2)-CO-NH-CH 2 -COOH + H 2 O ↔ 2CH 2 (NH 2)-COOH

При гидролизе жиров можно получить смесь высших карбоновых кислот и глицерин:

Нуклеиновые кислоты гидролизуются в несколько этапов. Сначала получаются нуклеотиды, затем нуклеозиды, а после этого пуриновые или пиримидиновые основания, ортофосфорная кислота и моносахарид (рибоза или дезоксирибоза).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Гидромлиз (от др.-греч. ?дщс -- вода и лэуйт -- разложение) -- один из видов химических реакций сольволиза, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходной молекулы с образованием новых соединений. Гидролизу подвергаются соединения различных классов: соли, углеводы, белки, сложные эфиры, жиры и др.

Гидролиз солей Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию молекул слабого электролита, называют гидролизом солей.

Различают несколько вариантов гидролиза солей:

1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания:

Na 2 CO 3 + Н 2 О = NaHCO 3 + NaOH

CO 3 2? + H 2 O = HCO 3 ? + OH ?

(раствор имеет щелочную среду, реакция протекает обратимо )
2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания :

CuCl 2 + Н 2 О = CuOHCl + HCl

Cu 2+ + Н 2 О = CuOH + + Н +

(раствор имеет кислую среду, реакция протекает обратимо )
3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания :

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

2Al 3+ + 3S 2? + 6Н 2 О = 2Al(OH) 3 (осадок) + ЗН 2 S(газ)
(Гидролиз в этом случае протекает практически полностью , так как оба продукта гидролиза уходят из сферы реакции в виде осадка или газа).

Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален. См. также Электролитическая диссоциация.

Гидролиз органических соединений -- расщепление органического соединения водой с образованием двух или более веществ. Обычно Г. осуществляется в присутствии кислот (кислотный Г.) или щелочей (щелочной Г.). Гидролитическому расщеплению чаще всего подвергаются связи атома углерода с другими атомами (галогенами, кислородом, азотом и др.). Так, щелочной Г. галогенидов служит методом получения (в том числе и промышленного) спиртов и фенолов, например:

Гидролиз пестицидов Одним из путей очистки воды от пестицидов - эфиров фосфорных кислот являтся гидролитическое расщепление. Возможность использования химического гидролиза в качестве метода очистки от ФОП определяется главным образом характером образующихся продуктов превращения, степенью устойчивости и токсичности, их влиянием на органолептику воды. Максимальная устойчивость ФОП наблюдается в кислой среде. С повышением рН скорость гидролиза возростает. Исключение состовляют диазинон, диазоксон, актеллик, для которых характерна высокая стабильность в нейиральной среде.

Изучение кинетиеи и продуктов гидролиза позволило установить, что щелочной гидролиз ФОП обычно протекает с разрывом связи фосфор-кислород (P-O(S)), в то время, как при кислотном гидролизе происходит преймущественное расщепление углерод-кислородного фрагмента (O(S)-R)).

Для производных карбаминовых кислот - карбаматов наличие эфирной связи обуславливает их гидролиз, продуктом которого является неустойчивая карбаминовая кислота и оксисоединение. Схема гидролиза фенилкарбаматов на примере хлорпроизводного изопропил-N-фенилкарбамата (ИФК) приведена ниже:(стр37)

Образующиеся при гидролизе неустойчивая 3-хлорфенилкарбаминовая кислота быстро разлагается на 3-хлоранилин и оксид углерода (IV). Показано, что скорость гидролитического расщепления карбаматов и характер образующихся соединений определяется в основном химической природой вещества.

В случае гидролиза сложных эфиров динитрофенола кинетика реакций была подробно изучена на примере наиболее часто используемых представителях этого ряда - акрекса и каратана. Их ПДК, определяемый по санитарному признаку 0,5-0,2 мг/дм 3 . Показано, что в щелочной среде гидролиз протекает с заметной скоростью (время полураспада 9-17 суток), и поэтому он может быть применен в качестве метода, сокращающего и время и дозы реагентов на следующих этапах очистки воды.

Гидроли мочевины заметно протекает в кислой или щелочной среде при нагревании, в результате которого мочевина разлагается с образованием аммиака и диоксида углерода. Процесс этот рекомендовандля очистки от мочевины сточных вод.

39. Фотодиссоциация (или фотолиз) -- химическая реакция, при которой химические соединения разлагаются под действием фотонов электромагнитного излучения. Фотолиз является частью фотосинтеза, которая протекает в гранах хлоропластов. При фотолизе свет, поглощенный хлорофиллом превращается в химическую энергию, которая затем используется для разложения воды на водород и кислород. Фотолиз воды основан на прямом распаде молекулы воды под воздействием кванта fiv поглощенного света. При фотолизе воды выделяются кислород и протоны. Выделяющийся в результате фотолиза воды кислород - - основной, если не единственный фактор формообразования, земной атмосферы и поддержания в ней кислородного баланса.

Фотосенсибилизация -- явление повышения чувствительности организма (чаще кожи и слизистых оболочек) к действию светового излучения. Фотосенсибилизаторы вызывают два типа реакций -- фототоксические реакции и фотоаллергии. Фотоаллергия возникает, когда УФ-излучение химически изменяет вещество, оказавшееся на коже, так, что оно начинает вызывать аллергию.

40. Повемрхностно-актимвные веществам (ПАВ) -- химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. Основной количественной характеристикой ПАВ является поверхностная активность -- способность вещества снижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз -- это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO2 и кислорода в массе воды.

ВСПЕНИВАНИЕ ВОДЫ- образование пены в паровом котле на поверхности воды. Явление В. в. обусловливается наличием в воде крайне мелких органических веществ при одновременном присутствии растворимых солей (щелочей, сернокислого натрия).

Алкилбензолсульфонат - синтетическое анионное поверхностно-активное вещество, представляющее собой смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот с алкильными заместителями С10-С14, экологически безвредное и биоразлагаемое. Основа синтетических моющих средств, пенообразующих композиций, смачивателей.

41. В первую очередь отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва и растительность. Природные поверхностные воды обладают буферными способностями по отношению к посторонним водородным и гидроксильным ионам, т. е. способностью поддерживать постоянную величину рН вблизи нейтральной точки; за пределами интервала значений рН = 4-13 буферная способность полностью утрачивается. Даже небольшая концентрация ионов алюминия (0,2 мг/л) смертельна для рыб. В то же время фосфаты, обеспечивающие развитие фитопланктона и другой водной растительности, соединяясь с алюминием, становятся малодоступными этим организмам.

Повышение кислотности приводит к появлению в воде высокотоксичных ионов тяжелых металлов - кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в воде соединений и не представляли угрозы живым организмам.

Дефицит питательных веществ и интоксикация воды приводят к своеобразной «стерилизации» водоемов. Закисленная и токсичная вода разрушает скелеты рыб и раковины моллюсков, а главное - снижает репродуктивные процессы. В свою очередь, это приводит к сокращению популяций наземных животных и птиц, связанных с водной биотой трофическими цепями (цепи питания).

«Мертвая вода» усиливает дефицит пресной воды, обусловленный возрастающими масштабами хозяйственного и бытового использования и ее загрязнением.

42. Азот и фосфор как биогенные элементы постоянно присутствуют в водоемах в виде различных соединений, образующихся при разложении органического вещества. Избыточное накопление азота, фосфора и других биогенных элементов в водоемах приводит к интенсивному развитию фитопланктона (цветению воды), нарушению газового режима, отложению донных осадков. При разложении органических веществ, кроме того, образуются токсические продукты: трупные яды, аммиак, нитриты и нитраты, гидразин, гидроксиламин, сероводород, перекисные соединения, альдегиды и кетоны. Поэтому гибель рыб в таких водоемах, как правило, происходит от комплекса факторов: нарушения газового режима водоемов и отравления названными ядовитыми веществами.
43. Гранулометрический состав (механический состав, почвенная текстура) -- относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирования почвы, в том числе плодородие.

Под пористостью почвы следует понимать суммарный объем пор в единице объема почвы, выраженный в процентах. Размер пор и пористость почвы зависят от ее механического состава. Размер пор в однородной почве тем больше, чем больший размер имеют отдельные механические элементы почвы, т. е. ее зернистость. Величина естественных пор почвы, наличие в ней естественных или искусственных трещин и каналов оказывают существенное влияние на взаимодействие почвы с воздухом и водой, а также фильтрационную способность почв. Именно этим обусловлено их гигиеническое значение.

Гигроскопимчность (от др.-греч. ?гсьт -- влажный и укпрЭщ -- наблюдаю) -- свойство некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха. Газообразная вода, задержанная почвой вследствие ее Г., называется гигроскопической. Она всегда содержится в почве (около 10--12%), как бы ни была, по-видимому, суха последняя, но не может служить для удовлетворения потребности растений в воде.

Кислотность почвы -- способность почвы проявлять свойства кислот. Актуальная кислотность -- это pH почвенного раствора (на практике измеряется pH водной вытяжки при соотношении почва: вода = 1:2,5 для минеральных почв и 1:25 для торфяных). Повышенная кислотность почвы негативно сказывается на росте большинства культурных растений за счёт уменьшения доступности ряда макро- и микроэлементов, и наоборот, увеличения растворимости токсичных соединений марганца, алюминия, железа, бора и др., а также ухудшения физических свойств. Для снижения кислотности прибегают к известкованию.

44. Тяжелые металлы встречаются как в сточных водах, так и в отработавших газах и в связи со своей токсичностью и широким распространением представляют особую опасность для окружающей среды. Обычно тяжелые металлы осаждают и выделяют из сточных вод путем нейтрализации с помощью натрового щелока или извести в виде труднорастворимых гидроокисей.
45. Пестициды- собирательное название химических и биологических средств, используемых для борьбы с вредными организмами. Пестициды объединяют следующие группы таких веществ: гербициды, уничтожающие сорняки, инсектициды, уничтожающие насекомых-вредителей, фунгициды, уничтожающие патогенные грибы, зооциды, уничтожающие вредных теплокровных животных и т. д.

ГАЛОГЕНОПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ (галогенсодержащие углеводороды) - углеводороды, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галогена. Сырье в промышленном органическом синтезе, растворители, хладоны.

В почве пероксид водорода из-за наличия в ней катализатора бурно разлагается. При этом образующийся кислород большей частью улетучивается, не вступая в реакцию с токсичными веществами, что усложняет процесс обезвреживания. Целью изобретения является повышение полноты обезвреживания и упрощение способа обезвреживания грунта и почвы от трудноокисляемых токсичных веществ.

46. Радионуклиды из почвы поступают в воду, воздух, а также включаются в биологические циклы миграции, создавая тем самым множественность путей внешнего и внутреннего облучения населения. На величину этих процессов оказывает влияние ряд факторов, прежде всего определяющих скорость вертикальной миграции. Среди них следует указать: тип почвы, ее минеральный и органический состав, ландшафтно-геохимические особенности региона, физико-химическое состояние выпавших радионуклидов и ряд других.

Стронций накапливается в зеленых растениях, в частности в злаковых (зерно), ис хлебопродуктами поступает в организм человека. Через сено (корм) он попадает в ткани животных (коров).

Как и радиоактивный стронций, цезий-137 отличает высокая подвижность во внешней среде, особенно в первое время после его выпадения, а также по пищевым цепям, которые аналогичны миграции стронция-90. Еще одна возможная пищевая цепь миграции радионуклидов: источник загрязнения -- лекарственные растения -- лекарственное растительное сырье -- лекарственный препарат -- человек.

Адсорбция - поглощение газов, паров и жидкостей поверхностным слоем твёрдого тела (адсорбента) или жидкости.

повторить гидролиз органических веществ, изучить гидролиз АТФ;

углубить знания о химизме превращения белков, жиров и углеводов в организме.

Развивающие:

развивать умения решать проблему, формулировать гипотезу, проверяя ее экспериментально;
способствовать развитию логического мышления в умении проводить тесную связь между химическими превращениями в живой и неживой природе;
совершенствовать умения работать с лабораторным оборудованием, реактивами, компьютером и мультимедиапроектором.

Воспитательные:

воспитывать бережное отношение к своему здоровью;
продолжить формирование научного мировоззрения учащихся.

Методы и методические приемы:

эвристическая беседа;
сообщения – презентации учащихся;
лабораторная работа;
самостоятельная работа с книгой, карточками, таблицами;
работа со средствами наглядности: компьютером, мультимедиапроектором;
выполнение тестовых заданий.

Оборудование и реактивы:

Лабораторный штатив с пробирками, чашка Петри, спиртовка, индикаторная бумага для определения среды на сахар, растворы крахмала, белка, фермент желудочного сока, 3,5-ный расвор соляной кислоты, фермент слюны (птиалин), кусочки хлеба, картофеля, банана, виноград, раствор йода, ваза с фруктами и овощами.

ХОД УРОКА

Вхождение в урок

Учитель: Здравствуйте, ребята! Я рада видеть вас на уроке, который завершает один из интереснейших разделов “Химические реакции”. Сегодня мы будем говорить о гидролизе органических соединений, опираясь на ваши знания из курсов биологии и химии. Повторим и систематизируем ранее полученные знания, используя эксперимент и химическую теорию. Запишите в тетрадях тему урока (с помощью мультимедиапроектора на экране высвечиваются и зачитываются тема и цели урока).

Актуализация знаний

Учитель: Все животные, человек – гетеротрофы, нуждаются в разном сырье и источниках энергии для синтеза многочисленных соединений, входящих в состав клеток организма.

Если на наше меню взглянуть глазами химика (обратите внимание на вазу с овощами и фруктами), то выяснится, что наша пища – сложная смесь различных химических соединений. Хотя все они перемешаны так, что их нельзя отличить по виду, мы можем определить их химическим путем.

Важным компонентом пищи являются углеводы. Они содержатся в различной пищи. К углеводам относится крахмал. Определим наличие крахмала в хлебе, картофеле, банане. Какое вещество служит реактивом на крахмал?

Ученик: Крахмал можно распознать с помощью раствора йода, который дает темно-синее окрашивание.

Учитель: Проделайте опыт по определению крахмала в образцах (хлеб, картофель, банан, учащиеся выполняют опыт и записывают результаты в тетрадях).

Лабораторная работа

Таблица №1

Учитель: Заранее экспертная группа учащихся исследовала сок винограда (так как реакция идет во времени). О результатах экспертизы нам сообщит представитель группы (называется фамилия и имя ученика).

Ученик: В виноградный сок опустили индикаторную бумагу, и через сорок минут она изменила окраску. Сравнив цвет индикаторной бумаги со специально шкалой, мы сделали вывод о наличии глюкозы в винограде.

Учитель: Ребята, у вас на столах есть эти индикаторные бумажки, рассмотрите их и сравните с результатами опыта, (результаты запишите в таблицу №1).

Основная часть урока

Учитель: Когда мы употребляем в пищу продукты питания, они подвергаются изменению в нашем организме. Что же происходит с веществами в организме?

Ученик: Они подвергаются гидролизу.

Учитель: Что такое гидролиз?

Ученик: Гидролиз – реакция обменного разложения веществ водой.

Учитель: Гидролизу подвергаются различные вещества: галогеналканы, сложные эфиры, жиры, углеводы, белки, полинуклеотиды. Рассмотрим химизм процесса гидролиза галогеналканов (запись уравнения реакции на доске, учащиеся записывают в тетрадь).

Гидролизу подвергаются сложные эфиры (омыление). Благодаря ему, был установлен в 1811 году французским ученым Э.Шеврелем состав жиров. (См. схему 1).

Что же происходит с веществами пищи в живых организмах?

Учитель: Одной из важнейших функций системы пищеварения (демонстрируется таблица “Пищеварительная система”) является химическая переработка пищи, в результате которой сложные органические вещества превращаются в более простые. Они всасываются во внутреннюю среду, а затем используются клетками организма.

Проглотив достаточное количество пищи, мы снабжаем себя необходимыми веществами и получаем достаточное количество энергии. Но прежде чем получить необходимые вещества, пища подвергается в организме атаке ферментов, гидролизу. И только тогда, раздробленная пища усваивается организмом.

Учитель: Прежде чем рассмотреть гидролиз белка, вспомним его состав (демонстрируется таблица “Структура белка”).

Ученик: Белки состоят из -аминокислот.

Учитель: О том как, как протекает гидролиз белка в организме, нам расскажет (называется фамилия и имя ученика, который подготовил презентацию на тему “Гидролиз белка”).

Ученик: Так как белки являются полипептидами, то полный гидролиз, например, трипептида можно представить так.

(Через мультимедиапроектор показывается расщепление белков в организме и схема “Превращение белков в живых организмах”, см. приложение 4). См. таблицу №1.

Учитель: Экспертная группа изучала вопрос, подвергается ли белок гидролизу? О результатах работы послушаем выступление (называется фамилия и имя ученика).

Ученик: Был проведен эксперимент заранее, так как реакция идет во времени. В одну пробирку с раствором белка прилили раствор аптечного желудочного сока, а в другую – в 3,5%-ный раствор соляной кислоты, заранее подогретые до 36,6 С. В результате белок растворился, значит гидролизу он подвергается в желудке.

Учитель: Продолжите записи в таблице №1, сделайте выводы. Помимо белков в организм поступают и жиры. Что собой представляют жиры по составу?

Ученик: Это сложные эфиры, образованные на основе глицерина и высших карбоновых кислот.

Учитель: Презентацию “Гидролиза жиров” нам подготовил (называется фамилия и имя ученика, см. приложение 6).

Ученик: Французский химик М.Бертло в 1854 году осуществил реакцию этерификации и получил жир. Значит гидролиз жиров – процесс обратимый.

В кишечнике под действием фермента липазы жиры пищи гидролизуются на глицерин и карбоновые кислоты, всасываются и синтезируются новые жиры, свойственные данному организму (cм. приложение №7). Они поступают в кровь и в жировую ткань, (учащиеся записывают уравнение реакции в тетрадь).

Учитель: Большую роль для организма играют углеводы. О том, какие продукты образуются при гидролизе этих веществ, заслушаем (называется фамилия и имя ученика и через мультимедиапроектор идет объяснение процесса гидролиза углеводов, учащиеся записывают уравнение химической реакции в тетрадь, см. приложение №8).

Ученик: Углеводы являются важным компонентом нашей пищи. Причем ди-(сахароза, лактоза, мальтоза) и полисахариды (крахмал, гликоген) непосредственно не усваиваются организмом. Они сначала подвергаются гидролизу. Гидролиз полисахарида, например крахмала, идет ступенчато. Схематически его можно изобразить так:

Учитель: Крахмал подвергается гидролизу под действием фермента слюны. Давайте проверим, как все происходит и верно ли это утверждение? Проведите опыт и запишите результаты в тетрадь (ребята возвращаются к таблице №1 и заполняют ее до конца).

Учитель: Неизмеримо важную роль в организме играет процесс гидролиза АТФ. В чем заключается химизм этого процесса, нам представляет (называется фамилия и имя ученика, см. приложение №9).

Ученик: АТФ – это вещество, которое служит источником энергии для биохимических реакций (построения белка, сокращения мышц и др.). При гидролизе АТФ бразуется АДФ и высвобождается энергия.

Обратный процесс протекает с поглащением энергии. Следовательно, АТФ – это универсальное энергетическое вещество клетки, которое она расходует по мере необходимости, (все наблюдается через мультимедиапроектор, схема процесса записывается в тетрадях).

Учитель: Ребята, скажите, где же идет гидролиз АТФ?

Ученик: Гидролиз АТФ идет в клетке.

Заключительная часть

Учитель: Итак, подходит к концу наш урок. Чтобы проверить, как усвоен материал, вам предлагается выполнить тестовые задания, варианты которых перед вами на столах (5 минут).

После окончания работы проверяется правильность ее выполнения (на экране проецируются правильные ответы):

Учитель: Сдайте, пожалуйста, ваши работы. Благодарю за урок, желаю всего хорошего.

Домашнее задание: §16, с.157–163, упр. 1 (с.174).

Литература

Габриелян О.С. Химия. 11-й класс – М.: Дрофа, 2003. -с.157.
Габриелян О.С., Остроумова И.Г. Настольная книга учителя химии. – М.:Дрофа, 2003. -с.296.
Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии. – М. 1970. -с.727, 771.

На основе универсального понятия " гидролиз” показать единство мира органических и неорганических веществ. Используя интеграционный потенциал этого понятия раскрыть внутри – и межпредметные связи химии, дать яркое представление о практической значении процессов гидролиза в живой и неживой природе и в жизни общества. Ознакомить учащихся с сущностью гидролиза солей и научить составлять уравнения гидролиза различных солей.

Оборудование и реактивы: Растворы HCI, HNO 3 , NaOH, Na 2 CO 3 , AICI 3 , KNO 3 , FeCI 3 ; кусочек CaC 2 ; пробирки, штативы, растворы индикаторов и наборы универсальной индикаторной бумаги.

Форма урока. Лекция.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Объяснение нового материла (в ходе объяснения материла, идет демонстрация опытов).

Гидролиз – реакция обменного разложения веществ водой .

Гидролизу подвергаются: органические и неорганические вещества .

Реакции гидролиза могут быть: обратимые и необратимые.

Гидролиз органических веществ :

А) гидролиз галогеналканов: C 2 H 5 CI + H 2 O -> C 2 H 5 OH + HCI
Б) гидролиз сложных эфиров: CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O -> CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
В) гидролиз жиров:

Г) гидролиз дисахаридов: C 12 H 22 O 11 + H 2 O ->C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
Д) гидролиз белков:

H 2 N – CH 2 – CO – NH – CH 2 – CO – NH – CH 2 – COOH + H 2 O-> 3H 2 N – CH 2 COOH

Е) гидролиз полисахаридов: (C 6 H 10 O 5 ) n + H 2 O -> n C 6 H 12 O 6

2. Гидролиз бинарных неорганических веществ :

А) гидролиз карбидов: CaC 2 + 2H 2 O -> Ca(OH) 2 + C 2 H 2
Б) гидролиз галогенидов: SiCI 4 + 3 H 2 O -> H 2 SiO 4 + 4 HCI
В) гидролиз гидридов: NaH + H 2 O ->NaOH + H 2
Г) гидролиз фосфидов: Mq 3 P 2 + 6H 2 O ->3 Mq(OH) 2 + 2PH 3
Д) гидролиз сульфидов: AI 2 S 3 + 6H 2 O ->2AI(OH) 3 + 3 H 2 S.

При растворении некоторых солей в воде самопроизвольно протекают не только диссоциация их на ионы и гидратация ионов, но и процесс гидролиза солей.

Гидролиз солей – это протолитический процесс взаимодействия ионов солей с молекулами воды, в результате которого образуются малодиссоциирующие молекулы или ионы.

С позиции протолитической теории гидролиз ионов солей заключается в переходе протона от молекулы воды к аниону соли или катиону соли (с учетом его гидратации) к молекуле воды. Таким образом, в зависимости от природы иона вода выступает либо как кислота, либо как основание, а ионы соли при этом являются соответственно сопряженным основанием или сопряженной кислотой.(в водном растворе соли появляется избыток свободных H + илиOH – и раствор соли становится кислотным или щелочным.

Возможны три варианта гидролиза ионов солей:

гидролиз по аниону – соли, содержащий катион сильного основания и анион слабой кислоты;
гидролиз по катиону – соли, содержащие катион слабого основания и анион сильной кислоты;
гидролиз и по катиону, и по аниону – соли, содержащие катион слабого основания и анион слабой кислоты.

Рассмотрим случаи гидролиза

Гидролиз по аниону. Соли, содержащие анионы слабых кислот, например ацетаты, цианиды, карбонаты, сульфиды, взаимодействуют с водой, так как эти анионы являются сопряженными основаниями, способными конкурировать с водой за протон, связывая его в слабую кислоту:

A - + H 2 O -> AH + OH – pH > 7
CH 3 COO – + H 2 O ->CH 3 COOH + OH –	CN – + H 2 O -> HCN + OH -
CO 3 2– + H 2 O -> HCO 3 – + OH –	HCO 3 – + H 2 O ->H 2 CO 3 + OH -
I ступень	II ступень

При этом взаимодействии возрастает концентрация ионов OH - , и поэтому pH водных растворов солей, гидролизующихся по аниону, всегда находится в щелочной области pH > 7. Гидролиз многозарядных анионов слабых кислот в основном протекает по I ступени. Работа обучающихся по листу заданий

Для характеристики состояния равновесия при гидролизе солей используют константу гидролиза К г , которая при гидролизе по аниону равна:

где К H2O – ионное произведение воды; К а – константа диссоциации слабой кислоты НА.

В соответствии с принципом Ле – Шателье смещения химического равновесия для подавления гидролиза, протекающего по аниону, к раствору соли следует добавить щелочь как поставщика иона ОН - , образующегося при гидролизе соли по аниону (ион, одноименный продукту гидролиза).

Гидролиз по катиону. Соли, содержащие катионы слабых оснований, например катионы аммония, алюминия, железа, цинка, взаимодействуют с водой, так как являются сопряженными кислотами, способными отдавать протон молекулам воды или связывать ионы ОН – молекул воды с образованием слабого основания:

Kt + + H 2 O -> KtOH + H + pH < 7

NH 4 + + H 2 O -> NH 3 + H 3 O +

Fe 3+ + H 2 O -> FeOH 2+ + H + ; I – ступень

FeOH 2+ + H 2 O -> Fe(OH) + 2 + H + ; II – ступень

Fe(OH) + 2 + H 2 O ->Fe(OH) 3 + H + III – ступень

При этом взаимодействии возрастает концентрация ионов H + , и поэтому pH водных растворов солей, гидролизующихся по катиону, всегда находится в кислой области pH < 7. Гидролиз многозарядных катионов слабых оснований в основном протекает по I ступени.

Для подавления гидролиза, протекающего по катиону, к раствору соли следует добавить кислоту как поставщика иона Н + , образующегося при гидролизе соли по катиону (ион, одноименный продукту гидролиза. Работа обучающихся по листу заданий

Гидролиз по катиону и по аниону. В этом случае в реакции гидролитического взаимодействия с водой участвуют одновременно и катионы, и анионы, а реакция среды определяется природой сильного электролита.

Если гидролиз по катиону и по аниону протекает в равной степени (кислота и основание – одинаково слабые электролиты), то раствор соли имеет нейтральную реакцию; например, водный раствор ацетата аммония NH 4 CH 3 COO имеет pH = 7,т.к.pK a (CH 3 COOH) = 4,76 и pK b (NH 3 *H 2 O) = 4,76.

Если в растворе преобладает гидролиз по катиону (основание слабее кислоты), раствор такой соли имеет слабокислую реакцию (pH < 7) , например нитрит аммония NH 4 NO 2

(pK a (HNO 2 ) = 3,29) .

Если в растворе преобладает гидролиз по аниону (кислота слабее основания), раствор такой соли имеет слабощелочную реакцию (pH > 7) , например цианид аммония NH4СN

(pK a (HСN) = 9,31) .

Работа обучающихся по листу заданий

Некоторые соли, гидролизующиеся по катиону и по аниону, например сульфиды или карбонаты алюминия, хрома, железа (III), гидролизуются полностью и необратимо, так как при взаимодействии их ионов с водой образуются малорастворимые основания и летучие кислоты, что способствует протеканию реакции до конца:

AI 2 (CO 3 ) 3 + 3 H 2 O ->2 AI(OH) 3 + 3 CO 2 ; Cr 2 S 3 + 6 H 2 O ->2 Cr(OH) 3 + 3 H 2 S

Механизм необратимого гидролиза

В растворах двух солей, например сульфида натрия (Na 2 S) и хлорида алюминия (AICI 3 ), взятых порознь, устанавливается равновесие: S 2– + H 2 O -> HS – + OH -

AI 3+ + H 2 O -> AIOH 2+ + H +

гидролиз ограничивается I стадией. При смешивании этих растворов, ионы Н + и ОН – взаимно нейтрализуют друг друга, уход этих ионов из сферы реакции в виде малодиссоциированной воды смещает оба равновесия вправо и активизирует последующие ступени гидролиза:

HS – + H 2 O -> H 2 S + ОН – 3 Степень гидролиза равна отношению числа гидролизованных молекул соли к общему числу растворенных молекул. зависит:

А) температуры, Б) концентрации раствора, В) тип соли (природы основания, природы кислоты).

Факторы, влияющие на степень гидролиза:

Глубина протекания гидролиза солей в значительной степени зависит и от внешних факторов, в частности от температуры и концентрации раствора . При кипячении растворов гидролиз солей протекает значительно глубже, а охлаждение растворов, наоборот, уменьшает способность соли подвергаться гидролизу.

Увеличение концентрации большинства солей в растворах также уменьшает гидролиз, а разбавление растворов заметно усиливает гидролиз солей.

Гидролиз – процесс эндотермический, в большинстве обратимый . В соответствии с принципом смещения химического равновесия для подавления гидролиза – следует понизить температуру, увеличить концентрацию исходной соли, ввести в раствор один из продуктов гидролиза(кислоты – Н + , щелочи – ОН - ); для усиления гидролиза – следует повысить температуру, разбавить раствор, связывание какого – либо продукта гидролиза (Н + или ОН - ) в молекулы слабого электролита H 2 O

Значение гидролиза

Гидролитические процессы вместе с процессами растворения играют важную роль в обмене веществ. С ними связано поддержание на определенном уровне кислотности крови и других физиологических жидкостей. Действие многих химиотерапевтических средств связано с их кислотно – основными свойствами и склонностью к гидролизу.

Геохимические процессы.
Химическая промышленность

3. Закрепление материала

Работа обучающихся по листу заданий

4. Домашнее задание

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Лотошинская средняя общеобразовательная школа № 2»

(МОУ «Лотошинская средняя общеобразовательная школа № 2»)

1 1 – Й К Л А С С

Работу выполнила:

Шуплецова Антонина Анатольевна,

учитель химии и биологии

пос. Лотошино

2014

У Р О К П О Т Е М Е «Г И Д Р О Л И З»

11-й класс

Цель урока : На основе универсальности понятия «гидролиз» показать единство мира органических и неорганических веществ. Используя интеграционный потенциал этого понятия, раскрыть внутри- и межпредметные связи химии, дать яркое представление о практическом значении процессов гидролиза в живой и неживой природе и в жизни общества.

Задачи урока:

Закрепить понятие о гидролизе как реакции обмена между неорганическими и органическими веществами и водой.

- Познакомить учащихся с сущностью гидролиза солей.

Научить составлять ионные и молекулярные уравнения реакций гидролиза различных солей, объяснять изменение среды раствора

Оборудование и реактивы: растворы HCl , HNO 3 , NaOH , Na 2 CO 3 , AlCl 3 , KNO 3 , FeCl 3 , кусочек CaC 2 , реактивы для демонстрационного получения уксусно-изоамилового эфира и мыла, пробирки, штативы, нагревательные приборы, растворы индикаторов и индикаторной бумаги.

ХОД УРОКА

1.ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.

2. АКТИВИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ

(рассказ, беседа, диалог).

Гидролиз органических соединений.

Гидролиз - это реакция обменного разложения веществ водой.

Какие гидролизные процессы вам известны из органической химии?

(гидролиз биополимеров: белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот.)

Белки до аминокислот, полисахариды до глюкозы, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. Нуклеотиды до азотистых оснований, углевода пентозы и фосфорной кислоты.

А как гидролизуются жиры? Почему этот процесс называют омылением? Как процессы гидролиза позволили установить структуру жиров и нанести смертельный удар по витализму? Что такое мыло?

Как гидролизуются сложные эфиры?

Практическую значимость рассмотренных процессов учитель иллюстрирует на примере получения мыла, гидролизного спирта, углеводного, белкового и жирового обмена веществ в организме, используя схемы учебника общей химии и учебников анатомии, физиологии и общей биологии.

3. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

(рассказ элементами беседы).

Обратимый и необратимый гидролиз.

Все рассмотренные процессы гидролиза органических и биоорганических соединений - обратимы. Однако, мы в курсе органической химии сталкивались и с необратимыми процессами гидролиза, например в теме «Углеводороды». Или вспомните, карбидный способ получения ацетилена.

Реакциями гидролиза можно получить углеводороды, например гидролизом карбидов металлов:

Общее свойство такого гидролиза: один из продуктов гидролиза должен быть удален из сферы реакции в виде осадка или газа:

Необратимый гидролиз не менее важен, чем обратимый. Например, гидролизом гидрида кальция в полевых условиях получают водород:

А гидролиз фосфида цинка обусловил его применение в качестве зооцида (средства для борьбы с грызунами):

Гидролиз солей.

Актуализация важнейших опорных знаний. Мотивация и целеполагание.

1. Сильные и слабые электролиты (определение, представители классов неорганических веществ).

2. Соли (определение в свете теории электролитической диссоциации, классификация, составление уравнений диссосиации).

Беседа по вопросам с демонстрацией опытов:

1.Какая среда в водных растворах кислот?

(Кислотная, т.к. присутствуют ионы гидроксония H 3 O .)

2. Как экспериментально определить характер среды?

(Индикаторами).

Демонстрационный опыт:

К раствору соляной кислоты добавляем несколько капель индикатора:

А) лакмуса; Б) метилоранжа.

3. Какая среда в водных растворах щелочей?

(Щелочная, т.к. присутствуют гидроксид-ионы).

4. Как определить наличие в растворе гидроксид-ионов?

(Индикаторами).

Демонстрационный опыт:

К раствору гидроксида натрия добавляют несколько капель индикатора:

А) лакмуса; Б) метилоранжа;

5. А какая среда в воде?

(Нейтральная, т.к. вода весьма незначительно диссоциирует на ионы: водорода и гидроксид ионы.)

6. Какая среда в водных растворах солей?

Лабораторная работа.

Исследуйте индикаторами растворы данных солей и результаты опытов запишите в таблицу.

На основании выполненных опытов можно сделать вывод, что среда в водных растворах солей может быть различной в зависимости от их состава.

Учитель обращает внимание учащихся на то, что в лабораторной работе исследовались индикаторами разные по составу соли.

1. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой:

Na 2 CO 3 , K 2 S, Na 2 SiO 3 , Na 2 SO 3 , NaF.

2. Соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой:

AlCl 3 , Pb (NO 3) 2 , CuSO 4 , NH 4 Cl .

3. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой:

KNO 3 , Na 2 SO 4 , CaCl 2 , Ba(NO 3) 2 .

Учитель предлагает рассмотреть процессы, происходящие в растворах солей, которые исследовали индикаторами.

Таким образом, одним из продуктов гидролиза является кислая соль NaHCO 3 . Никаких молекул при гидролизе соли не образуется, в растворе находятся только ионы. Процесс гидролиза обратим. Итак, растворы солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, имеют щелочную среду вследствие гидролиза по аниону.

В растворе хлорида алюминия:

Одним из продуктов является основная соль AlOHCl 2 .

Процесс называется гидролиз по катиону . Следовательно, растворы солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, имеют кислотную среду .

Гидролиз солей - обменное взаимодействие ионов соли водой, сопровождающееся изменением реакции среды.

В растворе нитрата калия:

В растворе этой соли нет ионов, которые могли бы связываться с молекулами воды в малодиссоциирующие ионы, гидролиз не происходит, раствор остается нейтральным.

Для определения среды раствора соли не обязательно исследовать этот раствор индикатором. Достаточно посмотреть, какова сила кислоты и основания, которые образуют данную соль.

4. КОНТРОЛЬ И САМОПРОВЕРКА ЗНАНИЙ.

Задание.

1. Определите среду растворов солей, формулы которых: BaCl 2 , KF , Na 3 PO 4 , Ca (NO 3) 2 , ZnSO 4 , NaBr , CuCl 2 , Li 2 SO 3 .

2. Выразите сущность реакций гидролиза солей, формулы которых: KNO 2 , NH 4 NO 3 , Na 2 SO 3 , MgSO 4 .

Анализ самостоятельной работы.

Выводы:

1. При гидролизе солей, образованных сильным основанием и слабой кислотой, образуется кислая соль или слабая кислота.

Гидролиз идет по аниону, среда щелочная.

2. При гидролизе солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой, образуется основная соль или слабое основание.

Гидролиз идет по катиону, среда кислотная.

3. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергаются, поэтому их растворы нейтральны.

5. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

А что же происходит в растворах солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой?

В таких случаях, как правило, среда раствора соли - слабощелочная, если Кд основания больше Кд кислоты, образующих соль, или слабокислотная, если Кд кислоты больше Кд основания, образующих соль, или нейтральная, если Кд кислоты и основания, образующих соль, одинаковы.

Но есть случаи полного гидролиза солей, образованных слабым основанием и слабой кислотой, это необратимый гидролиз.

Демонстрационный опыт:

К раствору хлорида железа (III) приливаем раствор карбоната натрия. Наблюдаем образование осадка гидроксида железа и выделение газа.

Как же объяснить наблюдаемый процесс?

Происходит полный необратимый гидролиз соли. Уравнение выполненной реакции:

6. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Составьте уравнения реакций необратимого гидролиза солей, образованных в растворе при взаимодействии веществ, формулы которых:

1. CrCl 3 и K 2 S.

2. Na 2 CO 3 и CuSO 4 .